تفسیر "نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز یا (FIB)"_Nano -lithography"

نانو لیتوگرافی یک اصطلاح گسترده برای توصیف فرآیند های مختلف برای ایجاد الگوهای مقیاس نانو در محیط های مختلف است که رایج ترین آنها مواد نیمه رسانا سیلیکون است.

هدف غالب نانولیتوگرافی کوچک شدن وسایل الکترونیکی است ، که باعث می شود قطعات الکترونیکی بیشتری در فضاهای کوچکتر جمع شوند ، یعنی مدارهای مجتمع کوچکتر که منجر به دستگاههای کوچکتر می شود ، زیرا سریعتر و ارزانتر تولید می شوند زیرا مواد کمتری مورد نیاز است. این امر همچنین باعث افزایش عملکرد و زمان پاسخگویی می شود زیرا الکترونها فقط باید مسافتهای بسیار کوتاهی را طی کنند.

برخی از تکنیک های مورد استفاده در نانولیتوگرافی به شرح زیر است:

_ لیتوگرافی اشعه ایکس-با استفاده از روش چاپ مجاورتی اجرا می شود و به اشعه ایکس نزدیک میدان در پراش فرنل متکی است. رزولوشن نوری آن تا 15 نانومتر افزایش یافته است.

_ الگوسازی دوگانه - روشی که برای افزایش وضوح گام یک فرایند چاپ سنگی با چاپ الگوهای اضافی بین فضاهای الگوهای قبلا چاپ شده در یک لایه استفاده می شود.

_ لیتوگرافی مستقیم نوشتن پرتو الکترون (EBDW)-رایج ترین فرایندی که در لیتوگرافی مورد استفاده قرار می گیرد و از پرتو الکترون برای ایجاد الگوها استفاده می کند.

_ لیتوگرافی ماوراء بنفش شدید (EUV) - شکلی از لیتوگرافی نوری است که از طول موج های فوق کوتاه نور 13.5 نانو متر استفاده می کند.

نانو لیتوگرافی شاخه ای از فناوری نانو است و نام فرآیند چاپ ، نوشتن یا حکاکی الگوها در سطح میکروسکوپی به منظور ایجاد ساختار های فوق العاده کوچک است. این فرایند معمولا برای ایجاد دستگاه های الکترونیکی کوچکتر و سریعتر مانند میکرو / نانوچیپ ها و پردازنده ها استفاده می شود. نانو لیتوگرافی عمدتا در بخشهای مختلف فناوری از الکترونیکی تا زیست پزشکی استفاده می شود.نانو لیتوگرافی هنر ایجاد ساختار ها در مقیاس نانومتری است. این ممکن است برای ایجاد مدارهای یکپارچه و قطعات برای فناوری نیمه هادی استفاده شود ، جایی که توانایی تولید کوچکترین ترانزیستورها و مدارهای ممکن است نه تنها ایجاد دستگاههای کوچکتر را ممکن می سازد ، بلکه می تواند به افزایش بهره وری و عملکرد قطعات کمک کند.پیشرفت در روش های لیتوگرافی همچنین امکان ساخت ساختارهای پیچیده ای را فراهم کرده است که می تواند برای دستگاه های ریز الکترو مکانیکی یا نانو الکترو مکانیکی (MEMS یا NEMS) مورد استفاده قرار گیرد. چنین ماشینهای مینیاتوری قبلا به عنوان سنسورهای pH و ترانزیستورها مورد استفاده قرار گرفته اند ، اما پیشرفت های زیادی در آینده برای چنین فناوری هایی مانند استفاده از دستگاه ها برای تحویل دارو وجود دارد.

به راحتی الگو های تداخل با ابعاد مفید را با استفاده از منابع نور UV ایجاد می کند. مزیت این روش سادگی است. مشکل در ایجاد اشکال و آرایه های پیچیده است.نانو لیتوگرافی شاخه ای از فناوری نانو است که به مطالعه و کاربرد ساخت ساختار های مقیاس نانو متر می پردازد-به معنی ایجاد الگو هایی با حداقل یک بعد جانبی بین اندازه یک اتم جداگانه و تقریبا 100 نانومتر. از آن در ساخت مدار های مجتمع نیمه هادی پیشرو (نانو مدار) یا سیستم های نانو الکترو مکانیکی (NEMS) استفاده می شود.نانو لیتوگرافی یک اصطلاح گسترده برای توصیف فرایندهای مختلف برای ایجاد الگوهای مقیاس نانو در محیط های مختلف است که رایج ترین آنها مواد نیمه رسانا سیلیکون است. هدف غالب نانولیتوگرافی کوچک شدن وسایل الکترونیکی است ، که باعث می شود قطعات الکترونیکی بیشتری در فضاهای کوچکتر جمع شوند ، یعنی مدارهای مجتمع کوچکتر که منجر به دستگاههای کوچکتر می شود ، زیرا سریعتر و ارزانتر تولید می شوند زیرا مواد کمتری مورد نیاز است. این امر همچنین باعث افزایش عملکرد و زمان پاسخگویی می شود زیرا الکترونها فقط باید مسافتهای بسیار کوتاهی را طی کنند.توانایی تولید ریز و نانو ساختار های وسیع در سطوح غیر مسطح برای بسیاری از کاربردها مانند اپتیک ، اپتو الکترونیک ، نانو فوتونیک ، فناوری تصویربرداری ، NEMS و ریزسیالات مهم است. با این حال ، ایجاد نانو ساختار های بزرگ در سطوح منحنی یا غیر مسطح با استفاده از روش های الگوسازی موجود بسیار دشوار است. علاوه بر این ، انواع فناوریهای نانو الگوی فعلی مانند لیتوگرافی پرتو الکترونی (ELB) ، لیتوگرافی نوری ، لیتوگرافی تداخلی (IL) و غیره ، نمی توانند با تمام تقاضا های کاربردی کاربرد های صنعتی از نظر وضوح بالا ، توان بالا ، هزینه کم کنار بیایند. ، مساحت بزرگ و الگو های روی سطح غیر مسطح و خمیده. بنابراین ، فناوری جدید تولید نانو با حجم بالا به شدت نیاز به بهره برداری و توسعه دارد تا نیازهای فوق العاده بازار های رو به رشد را برآورده کند.لیتوگرافی نانو الکترونیکی در حال حاضر به عنوان یک روش نانو الگوی امیدوار کننده با هزینه کم ، توان بالا و وضوح بالا در نظر گرفته شده است ، به ویژه برای تولید الگو های مقیاس کوچک/نانو در مقیاس بزرگ و ساختار های پیچیده سه بعدی و همچنین جنبه های بالا ویژگی های نسبت با توجه به این مزایای برجسته نیز به وجود آورده است.تبدیل ساختار های نوری در ترکیب با ساخت وسعت وسیع به یک روش موثرتر  در این زمینه تبدیل می شود. به ویژه لیتوگرافی نانو الکترونیکی پتانسیل زیادی برای تعیین معیارهای جدید برای ساخت اپتیک های مینیاتوری ، کم هزینه و کم وزن دارد که می تواند در بسیاری از زمینه های کاربرد ها استفاده شود.

کاربرد کلاسیک نانو لیتوگرافی ساخت مدارهای مجتمع و سایر دستگاه های الکترونیکی است که در آن لیتوگرافی نوری گسترده است. علاوه بر این ، انواع مختلفی از تکنیک های نانو لیتوگرافی در فعالیت های تحقیقاتی با هدف الگوسازی مواد و تحقق نمونه اولیه و دستگاه های اثبات مفهوم استفاده می شود.روش های کاربرد کلاسیک نانو لیتوگرافی روی یک بستر اسپین با توجه به فعل و انفعالات خاص بین این پلیمرها و بستر  ، در شرایط خاص ، دو نوع پلیمر تمایل به ایجاد الگوی در هم تنیده میشود ، یک نظم محلی بین هر دو پلیمر وجود دارد و دامنه هایی مانند نانوسیم را با دوره ای در محدوده 50 نانومتر تشکیل می دهد. این الگو بسیار مفید خواهد بود اگر متعاقبا کاربرد کلاسیک نانو لیتوگرافی که پس از فرود روی لایه  به دلیل تحرک نفوذ کمتر  ، تمایل به تجمع در بالای پلیمر دارد. بنابراین ساختار نازک زیرین داربست پلیمری را دنبال می کند که بدون اختلال در طول میکرون های مختلف گسترش می یابد. با این حال ، نانوسیم های شکل گرفته برخی ویژگی های ناخواسته را به عنوان نگاهی دقیق تر  آشکار می کند ناهمواری قابل توجهی در ساخت نانو سیمها مشاهده می شود ، همچنین نانو سیمها در نقاط خاصی قطع می شوند و از شکل مستقیم انحراف می یابند ، که همه آنها به طور معمول منشاء وخامت خواص فیزیکی نانو سیم ها هستند. علاوه بر این ، سفارش دوربرد آرایه نانو سیم های ساخته شده به دنبال این استراتژی به دست نمی آید ، که در کاربرد های خاصی مانند صنایع نیمه هادی ضروری است.با توجه به برهم کنش بین نانو ذرات ، آنها می توانند خود را سازماندهی کرده و یک لایه نازک ایجاد کنند که بین آنها سوراخ ایجاد می کند ، این تکنیک در ابتدا سنگ نگاری طبیعی نامیده شد . با توجه به ماهیت یکپارچگی ذرات کلوئیدی و ویژگی آب دوست آنها ، آنها یک کریستال کلوئیدی با حفره های مرتب شده تشکیل می دهند که از طریق آنها مواد مورد علاقه نفوذ کرده و روی بستر رسوب می کنند. به عنوان مثال ، می توان از نانو کره های لاتکس پلی استایرن استفاده کرد. مواد رسوب شده بر روی نانو ذرات پس از غوطه ور شدن نمونه در حلال مناسب و فراصوت شدن ناپدید می شوند. این فرایند شبیه یک فرآیند برداشتن است . از مزایای این تکنیک می توان به الگو های وسیع ، سادگی ، وضوح خوب و قابلیت ترکیب با سایر تکنیک های لیتوگرافی اشاره کرد. از سوی دیگر ، این تکنیک با توجه به اشکال محدود موجود برای مواد کاربردی الگو دار ، ترتیب برد نانو الگوها و وجود نقص نقطه ای ، مشکلاتی را ایجاد می کند.قابلیت برخورد یون های شتاب زده برای پاشیدن اتم ها در سطح مواد برای سنگ نگاری تفریحی بسیار مناسب است. به لطف توسعه فناوری تولید تیرهای یونی متمرکز در میکروسکوپ های یون ، این روش به یک تکنیک نانو لیتوگرافی با وضوح جانبی بسیار بالا در محدوده زیر 10 نانومتر تبدیل شده است.

منابع نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز با توجه به ثبات و سهولت استفاده از آن به طور عمده بر پایه تکنولوژی نانو بود ، اسکن  پرتو یون متمرکز روی سطح یک ماده باعث حذف مواد با الگوی مورد نظر و با دقت نانو مقیاس بالا می شود ، و برای طراحی مفهومی نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز  استفاده می کند و قطعات مشابه را ادغام می کند: منابع ، استخراج و شتاب ، نوری ، سیم پیچ های اسکن ، مرحله نمونه ، آشکار ساز های الکترونی و غیره. جالب اینکه تجهیزات نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز و کلیه قابلیت های تصویر برداری ، نانو ساختاری و تجزیه و تحلیل هر دو فناوری را در یک پلتفرم واحد در اختیار کاربر قرار می دهد. به همین دلیل ، فناوری پرتو یون متمرکز برای انجام کارهای خاص مانند تصویر برداری مقطعی ، آماده سازی لایه های نانو ادوات ، نانو الگوی مواد و ویرایش مدار بسیار محبوب شده است.نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز قادر به حذف مستقیم مواد بدون استفاده زیاد از مقاومت ها می باشد. به عنوان یک روش نانولیتوگرافی مستقیم ، تعداد مراحل پردازش در مقایسه با روش های دیگر به حداقل می رسد.نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز به عنوان یک تکنیک پی در پی نانولیتوگرافی ، بطور ذاتی کند است و توان عملیاتی آن بسیار کمتر از تکنیک های مختلف و منبع یون فلزی مایع بر پایه Ga + به گسترده ترین نوع منبع در تجهیزات نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز تبدیل شده است. با این حال ، در سال های اخیر ، تحولات جدیدی در منابع مانند منابع یون های میدان گازی  ، منابع پلاسما و منابع آلیاژی فلزی گام بعدی از نظر وضوح یا توان است.از آنجایی که برهمکنش یون و ماده از الکترون -ماده قوی تر است ، می توان اثرات مضر بر روی مواد باقی مانده ایجاد کرد و خواص فیزیکی و شیمیایی آن را تغییر داد.کاربرد های مهم اما کلیدی برای فناوری نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز در صنعت نیمه هادی ها ، در فناوری نانو و در علم مواد یافت شده است. و رسوب ناشی از نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز به سیستم تزریق گاز نیاز دارد تا از یک ماده پیش ساز که به شکل گاز تحویل داده می شود ، یک رسوب محلی را با تفکیک پیش ساز ایجاد شده توسط تابش مناسب در ادوات نانو الکتریکی تولید کند . مزیت اصلی این تکنیک رشد انتخابی یک ماده در منطقه مورد علاقه در یک مرحله است. با توجه به وضوح بالای تکنیک نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز ، رسوبات را می توان با وضوح جانبی بالا رشد داد ، اما با توجه به خسارت بسیار کمتر ایجاد شده در بستر با توجه به حرکت خطی پایین الکترونها در مقایسه با یونها. در مقابل ، نرخ رشد و محتوای فلز در رسوبات به طور کلی برای نانو لیتوگرافی پرتو یون متمرکز به وجود آورده است.